Non-invasive detection of IDH-1 mutation in brain gliomas based on proton MR spectroscopy

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Mutations of isocitrate dehydrogenase (IDH) have important prognostic significance for patients with glial brain tumor. The method of proton MR spectroscopy makes it possible to non-invasively determine the metabolic properties of the tumor tissue at the preoperative stage.

The aim of this work was to study the possibility of determining the IDH status, by using magnetic resonance spectroscopy (MRS) to detect the 2-hydroxyglutarate (2HG), a metabolic product of the IDH enzyme.

We examined 33 patients with glial tumors varying degrees of malignancy (Gr. 2–4), followed by identification of IDH mutations. IDH mutation identified in 20 cases, according to proton magnetic resonance spectroscopy, was confirmed by immunohistochemistry. Peak of 2HG did not detect in 13 cases on the MR spectrum, and the analysis for IDH did not reveal mutations.

Using of proton magnetic resonance spectroscopy showed a high sensitivity of this technique in predicting the mutational status of glial brain tumors, which makes this method an important in preoperative diagnostics.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. N. Tyurina

N. N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery, Ministry of Healthcare of Russia

Author for correspondence.
Email: alfa.net@list.ru
Russian Federation, Moscow

A. I. Batalov

N. N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery, Ministry of Healthcare of Russia

Email: alfa.net@list.ru
Russian Federation, Moscow

N. E. Zakharova

N. N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery, Ministry of Healthcare of Russia

Email: alfa.net@list.ru
Russian Federation, Moscow

L. M. Fadeeva

N. N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery, Ministry of Healthcare of Russia

Email: alfa.net@list.ru
Russian Federation, Moscow

D. B. Kalaeva

N. N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery, Ministry of Healthcare of Russia

Email: alfa.net@list.ru
Russian Federation, Moscow

I. N. Pronin

N. N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery, Ministry of Healthcare of Russia

Email: alfa.net@list.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Andronesi O. C. Treatment response assessment in IDHmutant glioma patients by noninvasive 3D functional spectroscopic mapping of 2-hydroxyglutarate. Clin. Cancer Res. 2016. 22: 1632–1641.
  2. Balss J. Analysis of the IDH1 codon 132 mutation in brain tumors. Acta Neuropathol. 2008. 116 (6): 597–602.
  3. Choi C. C. Prospective longitudinal analysis of 2-hydroxyglutarate magnetic resonance spectroscopy identifes broad clinical utility for the management of patients with IDH-mutant glioma. J. Clin. Oncol. 2016. 34: 4030–4039.
  4. De la Fuente M. I. Integration of 2-hydroxyglutarateproton magnetic resonance spectroscopy into clinical practice for disease monittoring in isocitrate dehydrogenase-mutant glioma. Neuro Oncol. 2016. 18 (2): 283–290.
  5. Han S. IDH mutation in glioma: molecular mechanisms and potential therapeutic targets. British J. Cancer. 2020. 122: 1580–1589.
  6. Juratli T. A. Accumulation of 2-hydroxyglutarate is not a biomarker for malignant progression in IDH-mutated low-grade gliomas. Neuro Oncol. 2013. 15 (6): 682– 690.
  7. Molenaar R. J. The driver and passenger effects of isocitrate dehydrogenase 1 and 2 mutations in oncogenesis and survival prolongation. Biochim. Biophys. Acta. 2014. 1846 (2): 326–341.
  8. Padelli F. In vivo brain MR spectroscopy in gliomas: clinical and preclinical chances. Clin. Transpl. Imaging. 2022. 10: 495–515.
  9. Suh C. H. 2-hydroxyglutarate MR spectroscopy for prediction of isocitrate dehydrogenase mutant glioma: a systemic review and metal-analysis using individual patient data. Neuro Oncol. 2018. 20: 1573–1583.
  10. Ward P. S. The common feature of leukemia-associated IDH1 and IDH2 mutations is a neomorphic enzyme activity converting alpha-ketoglutarate to 2-hydroxyglutarate. Cancer Cell. 2010. 17 (3): 225–234.
  11. Weller M. EANO guidelines on the diagnosis and treatment of diffuse gliomas of adulthood. Nature Reviews. Clin. Oncol. 2020. Epub ahead of print. DOI: https:// doi.org/10.1038/s41571–020–00447-z
  12. Zhou M. Diagnostic accuracy of 2-hydroxyglutarate magnetic resonance spectroscopy in newly diagnosed brain mass and suspected recurrent gliomas. Neuro Oncol. 2018. 20: 1262–1271.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. MR images of a diffuse glioma in the right frontotemporal region. In T2 and T2 Flair, the tumor has a hyperintense signal and fuzzy contours.

Download (306KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. MR spectrum for Press (a) and Mega (б) sequences. The blue arrow at a frequency of 2.25 ppm indicates the 2HG peak, which indicates the presence of an IDH mutation in the tumor tissue.

Download (137KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. (a) – T2-weighted MRI in axial view. Diffuse tumor of the left frontotemporal region; (б) – The spectrum obtained from the tumor site (indicated by a yellow square): there is a decrease in the NAA peak, a decrease in the NAA/Cho, NAA/Cr ratio, a high mI peak, the Cho/Cr ratio is slightly changed.

Download (150KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. MR spectrum after processing using the LC Model. At a resonant frequency of 2.25 ppm, a 2HG peak is detected (red arrow). Histological diagnosis – Astrocytoma Gr.2, IDH1-mutant.

Download (340KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. MR spectrum after processing on the LC module. At a resonant frequency of 2.25 ppm, the 2HG peak is not detected (red arrow). IDH analysis revealed no mutations. The histological diagnosis was Glioblastoma, wild type.

Download (327KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».